El planeta Marte es nuestro vecino en la galaxia y es similar a la Tierra en numerosos aspectos, porque tiene muchos de los mismos sistemas que caracterizan al planeta que constituye nuestro hogar. Al igual que la Tierra , Marte posee una atmósfera, una hidrosfera, una criosfera y una litosfera. En otras palabras, Marte tiene sistemas de aire, agua, hielo y geología que interactúan de manera combinada para producir el medio ambiente marciano. Lo que no sabemos todavía es si Marte alguna vez desarrolló o mantuvo una biosfera, es decir, un entorno en el cual la vida pudiera prosperar.

Por ello, desde la década de los 60 estamos enviando sondas de exploración que fotografíen su superficie a corta distancia, hasta llegar a entrar en su órbita y realizar complejas fotografías tridimensionales de toda la superficie marciana, con datos magnéticos y de temperatura. En Febrero de 2.004 el mundo entero asistió a las primeras imágenes enviadas desde la superficie por dos rovers de exploración, llamados Spirit y Opportunity, que recogerán además muestras de suelo para que sean analizados e investigar si existe o existió, vida en Marte.

Entre 1962 y 1973, el Laboratorio de Propulsión a Reacción (JPL) de la NASA diseñó y construyó 10 sondas denominadas Mariner para explorar el Sistema Solar interno. Visitarían los planetas Venus, Marte por primera vez y volverían a Venus y Marte para realizar observaciones cercanas adicionales. Las sondas Mariner eran exploradores robóticos relativamente pequeños, con un peso inferior a la media tonelada (sin incluir el combustible del cohete).

Las Mariner 3 y 4 eran sondas idénticas, diseñadas para llevar a cabo los primeros sobrevuelos de Marte. La Mariner 3 fue lanzada en Noviembre de 1964, pero el carenado que protegía la sonda por encima del cohete no se abrió correctamente y no logró llegar a Marte. Tres semanas más tarde, la Mariner 4 fue lanzada exitosamente en un viaje de ocho meses hacia el planeta rojo.

La nave sobrevoló Marte el 14 de julio de 1965 y recopiló nuestras primeras fotos a corta distancia de otro planeta. Las fotografías, reproducidas desde un pequeño grabador de cinta durante un largo período, mostraron cráteres de impacto de tipo lunar (los cuales recién se estaban comenzando a fotografiar a corta distancia en la luna), algunos de ellos “pintados” con escarcha en el helado atardecer marciano. No se esperaba que la sonda Mariner 4 sobreviviera más de ocho meses. En realidad duró cerca de tres años en órbita solar, lo que permitió continuar estudios a largo plazo del medio ambiente del viento solar y efectuar mediciones coordinadas con la Mariner 5, una nave gemela lanzada a Venus en 1967.

En 1969, las sondas Mariner 6 y 7 completaron la primera misión dual a Marte, sobrevolando su ecuador y las regiones polares del sur. Analizaron la atmósfera y la superficie marcianas con sensores remotos y también grabaron y retransmitieron cientos de fotografías. Por casualidad, ambas volaron sobre regiones de cráteres y ninguna detectó los volcanes gigantes del norte y el gran cañón ecuatorial, descubiertos más tarde. Las imágenes tomadas durante la aproximación mostraron que las figuras oscuras de la superficie vistas desde la Tierra hacía tanto tiempo no eran canales, como se interpretó alguna vez en el siglo XIX.

Las sondas Mariner 8 y 9 constituyeron el tercer y último par de la serie de misiones Mariner enviadas a Marte por la NASA durante la década 1960 y comienzos de la década de 1970. Ambas estaban diseñadas para ser las primeras sondas orbitadoras de Marte y marcaron una transición en nuestra exploración del planeta rojo, sobrevolando el planeta hasta la permanencia en órbita a su alrededor.

Lamentablemente, la Mariner 8 falló durante su lanzamiento el 8 de mayo de 1971. La Mariner 9 fue lanzada exitosamente el 30 de mayo de 1971. Se convirtió en el primer satélite artificial de Marte cuando llegó al planeta y entró en órbita, para continuar orbitando por cerca de un año. La sonda Mariner 9 completó su transmisión final el 27 de octubre de 1972.

Mariner 9 observó una gran tormenta de polvo que oscurecía por completo el planeta. Los controladores de tierra enviaron a la nave comandos de esperar hasta que la tormenta cesara, el polvo se asentara y la superficie fuera claramente visible antes de compilar su mosaico global de imágenes de alta calidad de la superficie marciana. La tormenta persistió durante un mes, pero una vez que el polvo se aplacó, la Mariner 9 procedió a revelar un planeta muy distinto al que se esperaba. Las imágenes ostentaban gigantescos volcanes y un gran cañón que se extendía a lo largo de 4800 kilómetros por su superficie.

Más sorprendente aún, en el paisaje de este planeta aparentemente seco y polvoriento estaban tallados los restos de antiguos lechos de ríos. La Mariner 9 excedió todas las expectativas fotográficas iniciales, pues logró mapear fotográficamente el 100 por ciento de la superficie del planeta. La nave aportó además las primeras fotos a corta distancia de las dos pequeñas e irregulares lunas marcianas: Fobos y Deimos.

 

La luna de Marte Fobos, imagen obtenida por la sonda Mariner 9.

 

A mediados de los 70, el proyecto Viking de la NASA se convirtió en la primera misión en posar una nave con seguridad sobre la superficie de otro planeta. Se construyeron dos naves espaciales idénticas. Cada una consistía en un módulo de amartizaje y un orbitador. Ambos pares de orbitador-módulo de amartizaje volaron e ingresaron a la órbita de Marte juntos. Luego, los módulos de amartizaje se separaron y descendieron sobre la superficie del planeta. Los últimos datos procedentes del módulo de amartizaje Viking 2 llegaron a la Tierra en abril de 1980. El Viking 1 efectuó su última transmisión a Tierra en noviembre de 1982.

Tras un intervalo de 17 años desde su última misión al planeta rojo, los Estados Unidos lanzaron el Observador de Marte ( Mars Observer ) en 1992. La nave espacial estaba basada en un satélite de comunicaciones en órbita terrestre convertido en orbitador de Marte. El equipamiento de instrumentos científicos fue diseñado para estudiar la geología, la geofísica y el clima marcianos.

La misión terminó con otra gran desilusión el 22 de agosto de 1993, cuando se perdió contacto con la nave poco antes del momento en que debía entrar en órbita alrededor del planeta rojo. Los instrumentos científicos del Observador de Marte están ahora volando en otros dos orbitadores: el Explorador Global de Marte y el 2001 Odisea a Marte.

La sonda Pathfinder enviada a Marte fue diseñada originalmente como una demostración tecnológica de cómo enviar un módulo de amartizaje con instrumental y un rover robótico autónomo a la superficie del planeta rojo . Cuando llegó en 1997, la sonda usó un método innovador para entrar directamente en la atmósfera marciana. Fue asistida por un paracaídas para disminuir su velocidad de descenso a través de la tenue atmósfera marciana y utilizó un gigantesco sistema de bolsas de aire para amortiguar el impacto. El sitio de amartizaje fue una antigua planicie aluvial en el hemisferio norte de Marte conocida como Ares Vallis, que está ubicado en medio de una de las partes más rocosas de Marte. Fue elegido porque los científicos creían que se trataba de una superficie relativamente segura para descender, pero que además contenía una amplia variedad de rocas depositadas durante una catastrófica inundación. Los hallazgos de las investigaciones llevadas a cabo por los instrumentos científicos, tanto en el módulo de amartizaje como en el rover, sugieren que en algún momento de su pasado, Marte fue tibio y húmedo, con presencia de agua en estado líquido y una atmósfera más densa.

El Explorador Global de Marte o Mars Global Surveyor , se convirtió en la primera misión exitosa al planeta rojo en dos décadas cuando fue lanzado en noviembre de 1996, y entró en órbita en Septiembre de 1997. Tras un año y medio de ajuste de su órbita desde una elipse repetida hasta una trayectoria circular alrededor del planeta, la nave inició su misión de mapeo principal en marzo de 1999. Observó el planeta desde una baja altitud, en órbita casi polar, durante el curso de un año marciano completo, equivalente a casi dos años terrestres. El Explorador Global de Marte completó recientemente su misión primaria en Enero de 2001 y se encuentra ahora en una fase extendida de la misión, que en la actualidad está en la fase de estudiar toda la superficie marciana, la atmósfera y el interior, y ha enviado a la Tierra más datos acerca del planeta rojo que todas las demás misiones combinadas.

El Explorador Global de Marte o Mars Global Surveyor. Tomado de: http://zebu.uoregon.edu/~js/ast121/images/mars-global-surveyor.jpg

 

Entre los descubrimientos científicos clave realizados hasta ahora, el Explorador Global ha tomado fotos de las características hondonadas y flujos de detritos que sugieren la existencia de fuentes de agua íquida, similares a un acuífero, en la superficie del planeta o cerca de ella. Las lecturas magnetométricas muestran que el campo magnético del planeta no se genera globalmente en el núcleo del mismo, sino que se ubica en áreas específicas de la corteza. Los nuevos datos sobre la temperatura y las imágenes en primer plano de la luna marciana Fobos muestran que su superficie está compuesta de un material polvoriento de por lo menos 1 metro de espesor, causado por millones de años de impactos meteoríticos. Los datos del altímetro láser de la nave han brindado a los científicos las primeras imágenes tridimensionales del polo norte de Marte.

El Orbitador Climático de Marte o Mars Climate Orbiter , se lanzó en Diciembre de 1998 y fue diseñado para funcionar como satélite meteorológico interplanetario y transpondedor para asistir en las comunicaciones con la Sonda Polar de Marte. El orbitador llevaba dos instrumentos científicos: una copia del sondador atmosférico que llevaba el Observador de Marte, perdido en 1993, y un nuevo generador liviano de imágenes color, con una combinación de cámaras con lentes mediano y gran angular. El Orbitador Climático de Marte se perdió a su llegada en Septiembre de 1999. Los ingenieros llegaron a la conclusión de que la nave ingresó a la atmósfera del planeta a una altura demasiado baja y probablemente se incendió.

En Enero de este mismo año, la Sonda Polar de Marte ( Mars Polar Lander/Deep Space 2 ) tenía la misión de posar una nave espacial en los suelos helados cercanos al borde del casquete polar al sur de Marte y cavar para encontrar agua helada con un brazo robótico. El módulo llevaba dos pequeñas sondas llamadas Espacio Profundo 2, diseñadas para impactar en la superficie marciana y probar nuevas tecnologías. Las naves Sonda Polar de Marte y Espacio Profundo 2 se perdieron a su llegada el 3 de diciembre de 1999.

 

Dibujo de la sonda Mars Polar Lander. Tomado de: http://nssdc.gsfc.nasa.gov/image/spacecraft/mars_polar_lander.jpg

La Mars Odyssey fue lanzada en 2001 (con ese nombre, no podía ser menos). La Odisea a Marte es un orbitador diseñado para determinar la composición de la superficie del planeta, a fin de detectar agua y hielo a escasa profundidad, como también para estudiar la radiación ambiental.

Se pensaba desde hace tiempo que la superficie de Marte consiste en una mezcla de roca, polvo y materia helada. Sin embargo, la composición exacta de estos materiales es prácticamente desconocida. Odyssey recogerá imágenes que serán usadas para identificar los minerales presentes en los suelos y las rocas de la superficie, así como para estudiar procesos geológicos de menor escala y características de los sitios de amartizaje. Al medir la cantidad de hidrógeno hasta el primer metro de profundidad del suelo a lo largo de todo el planeta, la nave nos ayudará a comprender de cuánta agua podría disponerse para exploraciones futuras, y también nos dará pistas acerca de la historia climática del planeta. El orbitador tomará datos de radiación ambiental, con el objeto de establecer los riesgos potenciales para posibles exploradores humanos y poder actuar como transpondedor de comunicaciones para los módulos de amartizaje en el futuro.

En Junio de 2003 sale hacia Marte la Mars Express , y llegó en Diciembre del mismo año. Esta es una misión conjunta entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El principal objetivo de la misión es buscar agua en el subsuelo desde la órbita y enviar el módulo de amartizaje que lleva consigo a la superficie marciana. Siete instrumentos científicos a bordo de la nave orbitante estudiarán la atmósfera marciana, la estructura del planeta y su geología.

El módulo de amartizaje ha sido llamado Beagle 2 en memoria del barco en el cual navegó Charles Darwin al explorar áreas desconocidas de nuestro planeta en 1831. Tan pronto se apoye en la superficie, el Beagle 2 realizará una investigación de exobiología y geoquímica.

El compromiso de la NASA con la misión incluye el desarrollo conjunto del instrumento radar con la agencia espacial; apoyo a coinvestigadores científicos de los Estados Unidos; coordinación de sistemas de transpondedores de radio para asegurar la interoperabilidad de las diferentes naves espaciales; una contribución de hardware al instrumento analizador energético de átomos neutros; y la provisión de soporte de localización de respaldo durante las fases críticas de la misión por parte de la red de espacio profundo de la NASA.

Al mes siguiente de lanzar la Mars Express , salen también camino a Marte dos vehículos Rovers, con llegada en Febrero de 2004. Con mucha mayor movilidad que el Pathfinder a Marte de 1997, estos exploradores robóticos son capaces de recorrer hasta 100 metros por día marciano a lo largo de la superficie. Cada vehículo lleva un sofisticado juego de instrumentos que le permitirá buscar en el planeta evidencias de presencia de agua en estado líquido en el pasado. Los vehículos son idénticos, pero “amartizarán” en diferentes regiones de Marte. Estos vehículos reciben los nombres de Spirit y Opportunity.

Ambos amartizajes se asemejaron al de la misión Pathfinder. El paracaídas se despliega para disminuir la velocidad de la nave espacial, se disparan cohetes para desacelerarla aún más inmediatamente antes del impacto y las bolsas de aire se inflan para amortiguar el amartizaje. Al tocar la superficie marciana, la nave espacial rebota cerca de una docena de veces y podría rodar hasta un kilómetro. Al detenerse, las bolsas de aire se desinflan y repliegan, y se abren una serie de placas como pétalos, que llevan al módulo de amartizaje a una posición vertical, descubriendo el rover.

La porción de la misión depositada en la superficie, presenta un diseño totalmente diferente al de la misión Pathfinder. Mientras que la sonda Pathfinder tenía instrumentos científicos tanto en el módulo de amartizaje como en el pequeño rover Sojouner , estos vehículos más grandes llevan todos sus instrumentos con ellos. Inmediatamente después de posarse, cada rover inicia el reconocimiento de la zona de amartizaje, tomando imágenes panorámicas de 360º grados tanto en el rango de luz visible como en el infrarrojo. Luego, ambos dejarán atrás la estructura de pétalos, para alejarse e iniciar la exploración.

Usando imágenes y espectros tomados diariamente desde los rovers, los científicos guian al vehículo hacia los objetivos de rocas y suelos de interés, para evaluar su composición y textura a escalas microscópicas. Los objetivos iniciales pueden estar cerca de los sitios de amartizaje, pero posteriormente pueden encararse objetivos más alejados. Estos vehículos están capacitados para desplazarse, en un solo día marciano, casi tan lejos como el Sojourner lo hizo durante toda su misión.

Las rocas y los suelos serán analizados con un juego de cinco instrumentos en cada vehículo, usando una herramienta especial llamada “RAT” o herramienta de abrasión de roca, para exponer las superficies nuevas de las rocas a los fines del estudio. Cada rover tiene una masa de 150 kilogramos y un alcance de hasta 100 metros por sol o día marciano. Las operaciones en superficie durarán por lo menos 90 soles, extendiéndose hasta fines de mayo de 2004, pero podrían continuar por más tiempo, dependiendo de la supervivencia de los vehículos.

El estudio del planeta rojo tiene una serie de objetivos a medio y largo plazo: determinar si existió vida alguna vez en Marte; caracterizar su clima y su geología y prepararse para la exploración humana de Marte.

Precisamente, entre estos descubrimientos de Marte, uno destaca entre todos: la posible presencia de agua líquida, ya sea en su pasado remoto o conservada en la actualidad en el subsuelo. La presencia de agua es clave, porque casi en cualquier sitio de la Tierra donde encontramos agua, encontramos vida. Si Marte tuvo alguna vez agua líquida, o aún la tiene hoy día, la pregunta de si alguna vida microscópica se pudo haber desarrollado en su superficie es inevitable. ¿Habrá evidencia de vida en el pasado de este planeta? En tal caso, ¿podría alguna de esas diminutas criaturas vivientes existir aún hoy?

La exploración de la existencia de agua debe pasar por entender el actual medio ambiente marciano. Es necesario examinar los rasgos físicos observados, tales como lechos de ríos secos, hielo en los casquetes polares y tipos de rocas que sólo pueden formarse en presencia de agua. Tal y como ocurre en condiciones terrestres, hay que buscar fuentes de aguas calientes, fumarolas hidrotermales o reservas de agua en el subsuelo. Con estos datos, se pretende averiguar si el antiguo planeta Marte albergó alguna vez un inmenso océano en el hemisferio norte, tal como algunos científicos creen, y de qué modo Marte pudo transformarse de un medio ambiente acuoso al clima reseco y árido que tiene en el presente. Por ello, hay que estudiar la historia geológica y climática del planeta para descubrir cómo, cuándo y por qué Marte soportó cambios tan drásticos que le convirtieron en el planeta de hoy día.